Kako razumno dizajnirati omjer kapaciteta fotovoltačkih stanica

S rastućom globalnom potrebom za obnovljivim izvorima energije, tehnologija generiranja električne energije pomoću fotovoltaika je brzo razvijena. Kao glavni nosač tehnologije generiranja električne energije pomoću fotovoltaika, razumna projektiranja fotovoltaičke elektroštane direktno utječe na učinkovitost generiranja električne energije, operacijsku stabilnost i ekonomsku dobrotvornost elektroštane. Među ostalim, omjer kapaciteta, kao ključni parametar u projektiranju fotovoltaičke elektroštane, ima važan utjecaj na ukupni performans elektroštane. Cilj ovog rada je raspraviti o tome kako se može razumno dizajnirati omjer kapaciteta fotovoltaičke elektroštane kako bi se poboljšala učinkovitost generiranja električne energije i ekonomski aspekti.

01 Pregled omjera kapaciteta fotovoltačne postaje
Omjer kapaciteta fotovoltačne postaje odnosi se na omjer između instalirane kapacitete fotovoltačkih modula i kapacitete inverter opreme.
Zbog nestabilnosti proizvodnje fotovoltačke energije i činjenice da je veliko utjecanje okoliša, jednostavno proračunavanje omjera kapaciteta fotovoltačne postaje prema instaliranoj kapaciteti fotovoltačkih modula u omjeru 1:1 bi uzrokovalo štetu kapacitetu fotovoltačkog invertera. Stoga, kako biste povećali efikasnost proizvodnje energije fotovoltačkog sustava uz uvjet stabilnog radnog stanja sustava, optimalni dizajn omjera kapaciteta trebao bi biti veći od 1:1. Razuman dizajn omjera kapaciteta može ne samo maksimizirati izlaznu snagu, već i prilagoditi se različitim uvjetima osvjetljenja te riješiti neke gubitke sustava.

02 Glavni utjecajni faktori volumenskog omjera
Razumno računalo omjera kapaciteta treba se kompleksno razmotriti prema specifičnoj situaciji projekta. Omjeri koji utječu na kapacitet uključuju starenje komponente, gubitke sustava, ožiljnost, kut instalacije komponente itd. Specifična analiza je sljedeća.

1. Starenje komponente
U slučaju normalnog starenja, starenje komponente tijekom prve godine iznosi oko 1%, dok će starenje komponente nakon druge godine prikazati linearnu promjenu, a stopa starenja tijekom 30 godina iznosi oko 13%, što znači da je godišnja proizvodnja komponente u padu i da se nominalni izlazni snaga ne može neprekidno održavati. Stoga, dizajn fotovoltaičkog omjera kapaciteta mora uzeti u obzir starenje komponente tijekom cijelog životnog vijeka elektrane kako bi se maksimizirala proizvodnja odgovarajućih komponenti i poboljšana učinkovitost sustava.

30-godišnja linearna kriva starenja snage fotovoltaičkih modula

2. Gubitci sustava
U fotovoltačkom sustavu postoje razne gubitke između fotovoltačkog modula i izlaza invertera, uključujući serijalne i paralelne gubitke modula, gubitke zbog prašine, gubitke DC kabela, gubitke fotovoltačkog invertera itd., gubici svakog segmenta utječu na stvarnu izlaznu snagu invertera fotovoltačke elektrane.

PVsyst izvješće o simulaciji fotovoltačke elektrane

Kao što je prikazano na slici, stvarnu konfiguraciju i gubitke zatamnjenja projekta moguće je simulirati pomoću PVsyst-a u aplikaciji projekta; Uobičajeno je da su DC gubici fotovoltaičkog sustava iznose oko 7-12%, gubici invertera oko 1-2%, a ukupni gubici iznose oko 8-13%. Stoga postoji odstupanje u gubitcima između montažne kapacitete fotovoltačkih modula i stvarnih podataka o proizvodnji energije. Ako se kapacitet montaže komponente odabere prema omjeru kapaciteta 1:1 fotovoltačkog invertera, stvarni maksimalni izlazni kapacitet invertera iznosi samo oko 90% nominalne kapacitete invertera, čak i kada je svjetlo najbolje, inverter nije potpuno opterećen, što smanjuje upotrebu invertera i sustava.

3. Osvjetljenje se mijenja u različitim regijama
Komponenta može postići nominalni izlazni snaga samo u uvjetima rada STC (uvjeti rada STC: intenzitet svjetla je 1000W/m², temperatura baterije je 25°C, i atmosferska kvaliteta je 1.5). Ako radni uvjeti ne postignu uvjete STC, izlazna snaga fotovoltačkog modula neizbježno će biti manja od njegove nominalne snage, a vremenska distribucija svjetlosnih resursa unutar dana ne može cijeli vrijeme ispunjiti uvjete STC, glavno zato što je velika razlika između rane, srednje i kasne faze ožiljke i temperature; Isto tako, ožiljka i okoliš u različitim regijama imaju različite utjecaje na proizvodnju struja fotovoltačkih modula, pa je stoga potrebno pri početku projekta upoznati se s lokalnim podacima o svjetlosnim resursima prema specifičnoj regiji i provesti računanje podataka.

Prema standardima klasifikacije Trenutka za procjenu vjetra i sunčeve energije Nacionalne meteorološke službe, mogu se saznati specifični podaci o irradiju u različitim regijama, a ukupna godišnja solarna radijacija je podijeljena na četiri klase:

Klasifikacija ukupne godišnje solarno-radijacijske izloženosti

Stoga, čak i u istoj resursnoj regiji, postoje velike razlike u količini radijacije tijekom godine. To znači da je ista konfiguracija sustava, odnosno isti omjer kapaciteta pri proizvodnji energije, različita. Da bi se postigla ista proizvodnja energije, to može biti postignuto mijenjanjem volumenskog omjera.

4. Kut instalacije komponente
U istom projektu korisničke fotovoltaične elektrane bit će različiti vrste krova, a prema različitim vrstama krova bit će uključeni različiti kutovi dizajna komponenti, te će i žarišna obilja koja primaju odgovarajuće komponente biti različita. Na primjer, u industrijskom i trgovinskom projektu u provinciji Zhejiang postoje bojene olovnaste ploče i betonski krovovi, a projektni nagibni kutovi iznose redom 3° i 18°. Podaci o žarišnom zračenju na nagibnoj površini simulirani s PV za različite nagibne kutove prikazani su na slici ispod. Može se primijetiti da su žarišna obilja primljena od komponenti montiranih pod različitim kutovima različita. Ako je distribuirani krov uglavnom pokriven pločicama, izlazna energija komponenti s istim kapacitetom niža je od one s određenim nagibnim kutom.

ukupno zračenje pod nagibom od 3°

ukupno zračenje pod nagibom od 18°

03 ideje dizajna proporcije kapaciteta
Prema navedenoj analizi, dizajn omjera kapaciteta glavno je namijenjen poboljšanju ukupnog koristi elektrane putem prilagođavanja DC pristupne kapacitete invertera. Trenutno su metode konfiguriranja omjera kapaciteta glavno podijeljene na kompenzaciju prekomjernog uklapanja i aktivno prekomjerno uklapanje.

1. Kompenzacija prekomjernog uklapanja
Kompenzacijsko prekomjerno uklapanje znači da se, prilagođavanjem omjera volumena, inverter može dostići puno opterećenje izlaz kada je svjetlo najbolje. Ova metoda uzima u obzir samo djelomične gubitke u fotovoltaičkom sustavu, povećanjem kapaciteta komponente (kao što je prikazano na slici ispod), može kompenzirati gubitke energije tijekom prijenosa, tako da inverter stvarno postigne puno opterećenje izlazni efekt, a bez gubitaka odsecanja.

Dijagram kompenzacije prekomjernog uklapanja

2. Aktivno prekomjerno uklapanje
Aktivno preopterećenje znači nastaviti povećavati kapacitet fotovoltačkih modula na temelju kompenzacije preopterećenja (kao što je prikazano na slici u nastavku). Ova metoda uzima u obzir ne samo gubitke sustava, već i široko gleda na ulaganja, troškove i prihode. Cilj je minimizirati prosječne troškove snage sustava (LCOE) proširivanjem punog radnog vremena invertera, pronađući ravnotežu između povećanih troškova ulaganja u komponente i prihoda od generiranja struje sustavom. Čak i u slučaju loše osvjetljenosti, inverter ima mogućnost raditi s punim opterećenjem, time produžujući vrijeme punog opterećenja; Međutim, stvarna kriva generiranja sustava će prikazati pojavu "otrezivanja vrha" kao što je prikazano na slici, a neki periodi su u stanju ograničenog generiranja. Međutim, pod odgovarajućim omjerom kapaciteta, LCOE cijelog sustava je najniži, što znači da se koristi povećanje.

Dijagram aktivnog preopterećenja

Kao što je prikazano na slici u nastavku, LCOE se nastavlja smanjivati s povećanjem omjera kapaciteta. U točki kompenzacije prekomjernog omjera, LCOE sustava ne dostiže najnižu vrijednost. Kada se omjer kapaciteta dodatno poveća do točke aktivnog prekomjernog omjera, LCOE sustava dostiže najnižu vrijednost, a nakon daljnje uvećanja omjera kapaciteta LCOE će se povećati. Stoga je točka aktivne prekomjernosti optimalni omjer kapaciteta sustava.

Dijagram LOCE / omjer kapaciteta

U odnosu na invertere, kako zadovoljiti minimalni LCOE sustava zahtijeva dovoljnu mogućnost premašenja na DC strani kako bi se postiglo, za različite regije, posebno za područja s lošim uvjetima zračenja, potreban je viši aktivni shema premašenja kako bi se produžilo vrijeme rated izlazne snage invertera i maksimalno smanjio LCOE sustava.

04 Zaključci i preporuke
U sažetku, sheme kompenzacije premašenja i aktivnog premašenja su učinkoviti načini za poboljšanje učinkovitosti fotovoltaičkih sustava, ali svaka ima svoj fokus. Kompenzacijsko premašenje glavno se fokusira na kompenzaciju gubitaka sustava, dok aktivno premašenje više pristaje na pronalaženje ravnoteže između povećanja ulaganja i poboljšanja prihoda. Stoga, u stvarnom projektu, preporuča se izabrati odgovarajuću konfiguraciju omjera kapaciteta prema zahtjevima projekta.